工控文章

引言

在工業(yè)應(yīng)用中，Vacon NXP系列變頻器偶爾會出現(xiàn)Safe Torque Off（STO）激活的情況，這會導(dǎo)致驅(qū)動器停止輸出轉(zhuǎn)矩，顯示如“A30 SafeTorqueOff”警告或“F30 SafeTorqueOff”故障。這種激活通常不是設(shè)備損壞，而是安全功能的正常響應(yīng)，由外部輸入信號、布線問題或參數(shù)設(shè)置觸發(fā)。本指南基于Vacon NX OPTAF選項板用戶手冊和高級應(yīng)用手冊，提供詳細的操作步驟，幫助您診斷、配置和屏蔽STO功能（如果適用）。我們將重點放在實際步驟上，包括硬件連接、鍵盤導(dǎo)航、故障重置和測試驗證。注意：屏蔽STO會降低安全水平，僅在非安全關(guān)鍵應(yīng)用中使用，并進行風險評估。所有步驟假設(shè)您有基本的電氣知識和安全裝備。

本文分為診斷、硬件操作、參數(shù)調(diào)整、繞過方法、測試、故障排除和維護部分。每個步驟都包括鍵盤顯示預(yù)期、按鍵序列和潛在問題處理。目標是幫助您快速恢復(fù)運行，同時確保合規(guī)。

第一步：診斷STO激活的原因

STO激活時，驅(qū)動器顯示屏上會出現(xiàn)“F1 Alarm Keypad: 30 SafeTorqueOff”或類似信息，伴隨子代碼30（表示SD1和SD2輸入狀態(tài)不一致超過5秒）。開始診斷前，確保驅(qū)動器斷電并鎖定，以避免意外啟動。

子步驟1.1：檢查監(jiān)控值確認STO狀態(tài)

• 操作按鍵序列：

1. 按下Up (↑) 或 Down (↓) 滾動到主菜單M1（Monitoring values），顯示："READY Monitoring M1"。

2. 按Menu Right (→) 進入，滾動到M1.23（Monitoring values 2）或M1.24（FieldBus Monitoring），顯示："READY Monitoring values 2 M1.23"。

3. 進入后，滾動查看DigIN:B.2（SD1狀態(tài)）和DigIN:B.3（SD2狀態(tài)）。正常時兩者應(yīng)為1（閉合）；如果不同或為0，則STO激活。

• 預(yù)期顯示：如果DigIN:B.2=0且DigIN:B.3=1，顯示"S30 STO inputs different state"。

• 常見原因：

• 外部安全開關(guān)（如緊急停止按鈕）打開。

• 電纜斷開、短路或干擾。

• OPTAF板未安裝或故障。

• 初步修復(fù)：如果狀態(tài)不一致，按Reset按鈕重置。如果持續(xù)，進入硬件檢查。

子步驟1.2：查看故障歷史

• 操作按鍵序列：

1. 滾動到M4（Fault history），顯示："READY Fault history M4"。

2. 按Menu Right (→) 進入，滾動查看最近故障，如"F30 SafeTorqueOff Subcode 30"。

3. 記錄時間和子代碼，用于后續(xù)分析。

• 預(yù)期顯示："READY F30 SafeTorqueOff 30"。

• 處理：如果反復(fù)出現(xiàn)，檢查外部電路是否發(fā)送測試脈沖（dark/light test pulses）。OPTAF板支持過濾<3ms的dark脈沖和<1ms的light脈沖；超過則觸發(fā)STO。

通過這些步驟，您可以確認問題是STO相關(guān)，而不是其他故障如過溫或過載。

第二步：硬件檢查和布線操作

STO功能依賴OPTAF板（安裝在控制板槽B），其X2連接器有4個終端：1 (SD1+)、2 (SD1-)、3 (SD2+)、4 (SD2-) 。這些是隔離輸入，需要+24V邏輯信號。

子步驟2.1：驗證OPTAF板安裝

• 操作步驟：

1. 斷電驅(qū)動器，打開外殼，檢查槽B是否有OPTAF板（標簽VB00761B或更高版本）。

2. 在鍵盤上：滾動到M7（Expander boards），進入Slot B，顯示："READY OPT-AF Recognized"（如果未識別，重新安裝板）。

• 問題處理：如果未識別，清潔觸點，重啟驅(qū)動器。如果故障代碼S47（舊控制板），更換控制板為VB00761B或更高。

子步驟2.2：檢查和連接STO輸入

• 推薦電纜：使用屏蔽雙絞線（2x2x0.75mm2），最大長度200m（屏蔽）或30m（無屏蔽）。屏蔽接地以減少干擾。

• 布線示例1：基本無重置配置（用于簡單STO）：

1. 連接安全開關(guān)S1：終端1和3到S1常閉觸點一端，終端2和4到另一端。另一側(cè)連接+24V（從OPT-A1終端6）和GND（終端7）。

2. 正常時，S1閉合提供+24V到SD1+和SD2+；打開時觸發(fā)STO。

• 預(yù)期：驅(qū)動器就緒時，監(jiān)控DigIN:B.2和B.3為1。

• 布線示例2：帶重置配置：

1. 添加重置按鈕（瞬時開關(guān)）連接到數(shù)字輸入（例如OPT-A1終端8）。

2. 參數(shù)化重置為邊緣敏感：滾動到G2.2（Input signals），進入P2.2.1（Start/Stop logic），設(shè)置重置輸入。

• 布線示例3：帶外部安全繼電器：

1. 使用時間延遲繼電器（如Pilz PNOZ）：繼電器輸出連接到STO輸入，數(shù)字輸出到驅(qū)動器DI（用于斜坡停止）。

2. 繼電器輸入連接緊急按鈕。

• 問題處理：使用萬用表檢查連續(xù)性：SD1+到SD2+應(yīng)無短路。逆極性不會觸發(fā)STO，但測試脈沖可能導(dǎo)致虛假激活。

子步驟2.3：熱敏電阻集成（如果適用）

• 如果使用ATEX功能，確保跳線X12斷開（OPTAF板上），否則可能觸發(fā)F48（參數(shù)不匹配）。

• 連接TI1+ (28)和TI1- (29)到PTC傳感器（Rtrip >4kΩ觸發(fā)）。

完成布線后，重啟驅(qū)動器，按Reset清除任何殘留故障。

第三步：參數(shù)配置步驟

STO響應(yīng)由P2.12.1.6（ID755，Safe Disable Response）控制，默認1（Warning）。更改為0（No response）可屏蔽顯示，但STO仍停止輸出。

子步驟3.1：導(dǎo)航到P2.12.1.6

• 操作按鍵序列（假設(shè)Advanced Application軟件）：

1. 從主菜單滾動到M2（Parameters），顯示："READY Parameters M2 G1→G12"。

2. 按Menu Right (→) 進入，滾動到G2.12（Protections），顯示："READY Protections G2.12"。

3. 進入，滾動到P2.12.1（Common settings），顯示："READY Common settings P2.12.1"。

4. 進入?yún)?shù)列表，滾動到P2.12.1.6（Safe Torque Off mode），顯示："READY Safe Disable Resp. 1"。

5. 按Menu Right (→) 編輯，值閃爍；用Up/Down更改為0（No response），按Enter保存。

• 預(yù)期顯示變化：從"1 (Warning)"到"0 (No response)"。

• 鎖定處理：如果顯示"Locked"，按Stop停止驅(qū)動器，重試。

子步驟3.2：配置重啟行為（P7.2.1.2）

• 導(dǎo)航：在M7 Expander boards → Slot B → Parameters，滾動到P7.2.1.2（Start-Up Prev），默認"Fault"。

• 設(shè)置步驟：

1. 更改為"Warning"：允許STO后自動恢復(fù)（如果輸入閉合）。

2. 保存并驗證：激活STO，檢查是否顯示"A26 Start-Up Prev"而非故障。

• 其他參數(shù)：

• 如果使用SS1，設(shè)置G2.3（Ramp Control）中P2.3.1.2（Deceleration time）大于繼電器延遲（至少20ms）。

• 在G2.2.4（Digital inputs），將DI分配給重置（例如P2.2.4.1 = Reset）。

參數(shù)更改后，重置驅(qū)動器測試。

第四步：繞過STO功能（如果不使用）

如果應(yīng)用不需要STO，硬件繞過是必需的；僅參數(shù)更改不足以禁用。

子步驟4.1：硬件跳線

• 操作步驟：

1. 斷電，打開外殼。

2. 連接終端1 (SD1+) 和3 (SD2+) 到+24V（OPT-A1終端6）。

3. 連接終端2 (SD1-) 和4 (SD2-) 到GND（OPT-A1終端7）。

• 警告：這禁用安全功能；確保無意外運動風險。使用屏蔽電纜避免干擾。

• 驗證：重啟后，監(jiān)控DigIN:B.2和B.3應(yīng)恒為1；無STO顯示。

子步驟4.2：軟件輔助繞過

• 設(shè)置P2.12.1.6為0，避免任何通知。

• 如果ATEX啟用，確保熱敏電阻跳線X12正確（斷開如果使用）。

繞過后，進行完整系統(tǒng)測試。

第五步：測試和驗證STO功能

測試是必需的，以確保功能正常。

子步驟5.1：STO激活測試

• 步驟：

1. 運行電機（按Start）。

2. 打開安全開關(guān)S1；電機應(yīng)立即停止（<20ms），顯示A30或F30。

3. 檢查響應(yīng)時間：使用示波器監(jiān)控輸出。

• 預(yù)期：電機滑行停止，無轉(zhuǎn)矩。

子步驟5.2：SS1測試（如果配置）

• 步驟：

1. 設(shè)置繼電器延遲（例如1秒）。

2. 激活停止；電機斜坡減速，然后STO激活。

3. 驗證延遲>減速時間。

• 預(yù)期：顯示STO狀態(tài)僅在延遲后。

子步驟5.3：故障恢復(fù)測試

• 閉合輸入，按Reset；電機應(yīng)可重啟（邊緣敏感）。

• 如果P7.2.1.2為"Fault"，需要新啟動命令。

測試清單：風險評估、電纜檢查、重置邊緣敏感、永久磁鐵電機回轉(zhuǎn)風險。

第六步：常見故障代碼和解決

基于手冊，常見STO相關(guān)故障：

子步驟6.1：F30/A30 SafeTorqueOff (Subcode 30)

• 原因：輸入狀態(tài)不同>5s。

• 解決：

1. 檢查布線連續(xù)性。

2. 更換電纜或開關(guān)。

3. 如果測試脈沖問題，調(diào)整安全設(shè)備脈沖時長(<3ms dark)。

子步驟6.2：F8 System Fault (Subcodes 37-40)

• 原因：STO輸入單硬件問題。

• 解決：更換OPTAF板或控制板。

子步驟6.3：F8 System Fault (Subcodes 41-43)

• 原因：熱敏電阻輸入問題。

• 解決：檢查PTC傳感器電阻(<2kΩ重置)；更換板。

子步驟6.4：F8 System Fault (Subcodes 44-46)

• 原因：STO或熱敏電阻混合問題。

• 解決：診斷板硬件；聯(lián)系Danfoss支持。

子步驟6.5：F26/A26 Start-Up Prev

• 原因：STO后啟動命令活躍。

• 解決：設(shè)置P7.2.1.2為"No action"；使用邊緣啟動。

對于所有故障：記錄日志，重置前斷電檢查。

第七步：維護和最佳實踐

子步驟7.1：定期維護

• 每月檢查布線完整性、接地和屏蔽。

• 每年測試STO：激活并驗證響應(yīng)時間<20ms。

• 監(jiān)控值：定期查看DigIN:B.2/B.3和RO輸出（如果參數(shù)化）。

子步驟7.2：最佳實踐

• 始終進行風險評估；STO為SIL3，但需整體系統(tǒng)合規(guī)。

• 使用邊緣重置避免循環(huán)故障。

• 如果環(huán)境惡劣，確保IP54外殼。

• 記錄所有更改；備份參數(shù)（通過NCDrive）。

• 如果問題復(fù)雜，請聯(lián)系我們支持。

子步驟7.3：高級集成

• 與PLC集成：通過現(xiàn)場總線監(jiān)控STO狀態(tài)。

• SS1配置：確保減速時間>繼電器延遲+20ms。

維護日志示例：日期、測試結(jié)果、參數(shù)值。

結(jié)論

通過這些詳細步驟，您可以有效處理Vacon NXP的STO問題，從診斷到配置和維護。記住，安全優(yōu)先；任何修改需合規(guī)。